Корпус подводной лодки

Корпус подводной лодки состоит из двух основных компонентов: легкого корпуса и прочного корпуса . Легкий корпус ( корпус в британском понимании) подводной лодки представляет собой внешний негерметичный корпус , обеспечивающий гидродинамически эффективную форму. Прочный корпус — это внутренний корпус подводной лодки, который сохраняет структурную целостность при разнице между внешним и внутренним давлением на глубине.

Формы

Тип XXI , конец Второй мировой войны, с прочным корпусом, почти полностью закрытым внутри легкого корпуса. Подводная лодка

Современные подводные лодки обычно имеют сигарообразную форму. Эта конструкция, уже встречавшаяся на самых ранних подводных лодках, называется « каплевидным корпусом ». Он конструктивно эффективен, выдерживает внешнее давление и значительно снижает гидродинамическое сопротивление лодки при погружении, но снижает мореходные качества и увеличивает сопротивление при всплытии.

История

Концепция внешнего гидродинамически обтекаемого легкого корпуса, отделенного от внутреннего прочного корпуса, была впервые реализована на первой подводной лодке Ictineo I, спроектированной испанским изобретателем Нарцисом Монтуриолем в 1859 году. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} Однако, когда в начале 1900-х годов на вооружение поступили военные подводные лодки, ограничения их двигательных установок вынудили их большую часть времени работать на поверхности; их конструкция корпуса была компромиссной: внешние корпуса напоминали корабль, что обеспечивало хорошую навигацию на поверхности, и относительно обтекаемую надстройку, позволяющую минимизировать сопротивление под водой. Из-за низкой скорости этих подводных лодок под водой, обычно значительно ниже 10 узлов (19 км/ч), увеличенное сопротивление при подводном движении за счет обычного корабельного внешнего корпуса считалось приемлемым. ^{[ нужна ссылка ]} Только в конце Второй мировой войны, когда технологические усовершенствования позволили проводить более быстрые и продолжительные подводные операции, а усиленное наблюдение со стороны вражеской авиации вынудило подводные лодки проводить большую часть времени под водой, конструкция корпуса снова стала каплевидной, чтобы уменьшить сопротивление и шум . USS Albacore (AGSS-569) была уникальной исследовательской подводной лодкой, которая стала пионером американской версии каплевидной формы корпуса (иногда называемой «корпусом Albacore») современных подводных лодок. На современных военных подводных лодках внешний корпус (а иногда и гребной винт) покрыт толстым слоем специальной звукопоглощающей резины или безэховой обшивкой , чтобы затруднить обнаружение подводной лодки активными и пассивными гидролокаторами . ^{[ нужна ссылка ]}

Типы

Все малые современные подводные лодки и подводные аппараты , как и самые старые, имеют единый корпус. ^{[ нужна ссылка ]} Однако для крупных подводных лодок подходы разошлись. Все советские тяжелые подводные лодки строятся с двойным корпусом , но американские подводные лодки обычно однокорпусные. Они по-прежнему имеют легкие секции корпуса в носовой и кормовой части, в которых размещены главные балластные цистерны и обеспечивают гидродинамически оптимизированную форму, но основная, обычно цилиндрическая, секция корпуса имеет только один слой обшивки.

Легкий корпус

Двойной корпус подводной лодки отличается от двойного корпуса корабля. Внешний корпус, фактически образующий форму подводной лодки, называется внешним корпусом, кожухом или легким корпусом. Он определяет гидродинамические характеристики подводной лодки, которые влияют на количество энергии, необходимой для движения судна по воде. Этот термин особенно подходит для российского подводного строительства, где легкий корпус обычно изготавливается из тонкого стального листа, так как он оказывает одинаковое давление с обеих сторон. Легкий корпус может использоваться для установки оборудования, которое, если оно прикреплено непосредственно к прочному корпусу, может вызвать ненужную нагрузку. Использование двойного корпуса также экономит пространство внутри прочного корпуса, поскольку кольцевые ребра жесткости и продольные балки могут быть расположены между корпусами. Эти меры помогают минимизировать размеры прочного корпуса, который намного тяжелее легкого корпуса. Кроме того, в случае повреждения подводной лодки легкий корпус принимает на себя часть повреждений и не нарушает целостность судна, пока прочный корпус цел.

Прочный корпус

Внутри внешнего корпуса находится прочный корпус, или прочный корпус, выдерживающий внешнее давление и имеющий внутри нормальное атмосферное давление. Прочный корпус, как правило, построен из толстой высокопрочной стали со сложной конструкцией жесткости и высоким запасом прочности и разделен водонепроницаемыми переборками на несколько отсеков . Прочный и легкий корпуса разделены зазором, в котором многочисленные стальные элементы конструкции соединяют легкий корпус и прочный корпус и образуют трехмерную конструкцию, обеспечивающую повышенную прочность и устойчивость к продольному изгибу. Межкорпусное пространство используется для размещения некоторого оборудования, способного выдерживать высокое внешнее давление на максимальной глубине и воздействие воды. Это оборудование существенно различается на разных подводных лодках и обычно включает в себя различные резервуары для воды и воздуха. У однокорпусной подводной лодки легкий корпус прерывистый и имеется преимущественно в носовой и кормовой части.

Прочные корпуса имеют круглое поперечное сечение, поскольку любая другая форма была бы существенно слабее. Строительство прочного корпуса требует высокой степени точности. Это верно независимо от его размера. Даже отклонение на один дюйм (25 мм) от круглости поперечного сечения приводит к снижению гидростатической нагрузки более чем на 30 процентов. ^{[ 3 ]} Небольшим отклонениям противостоят кольца жесткости, а суммарная сила давления в несколько миллионов продольно-ориентированных тонн должна распределяться равномерно по корпусу за счет использования корпуса круглого сечения. ^{[ нужны разъяснения ]} Эта конструкция наиболее устойчива к сжимающим напряжениям , и без нее ни один материал не смог бы противостоять давлению воды на подводных глубинах. Корпус подводной лодки требует дорогостоящей конструкции поперечного шпангоута с близко расположенными кольцевыми шпангоутами, чтобы обеспечить жесткость и устойчивость к короблению. Ни одна деталь корпуса не может иметь дефектов, а все сварные соединения проверяются несколько раз разными методами.

Подводные лодки класса «Тайфун» имеют несколько прочных корпусов, что упрощает внутреннюю конструкцию. ^{[ нужны разъяснения ]} при этом судно стало намного шире обычной подводной лодки. В основном корпусе субмарины два длинных прочных корпуса расположены параллельно друг другу, над ними и частично между ними находится третий, более короткий прочный корпус (который выступает чуть ниже паруса), а также два других прочных корпуса по центральной линии для торпед на носовая часть и рулевой механизм на корме. Это также значительно повышает их живучесть — даже если один прочный корпус пробит, члены экипажа остальных находятся в относительной безопасности, если можно предотвратить затопление подводной лодки и меньше вероятность затопления. ^{[ нужна ссылка ]}

Глубина погружения

Глубину погружения невозможно легко увеличить. Простое увеличение толщины корпуса увеличивает вес и требует уменьшения веса бортового оборудования, что в конечном итоге приводит к созданию батискафа . Это доступно для гражданских исследовательских подводных лодок, но не для военных подводных лодок, поэтому глубина их погружения всегда ограничивалась современными технологиями.

Подводные лодки времен Первой мировой войны имели корпуса из углеродистой стали и обычно имели глубину испытаний не более 100 метров (330 футов). Во время Второй мировой войны была представлена высокопрочная легированная сталь, позволяющая работать на глубине до 200 метров (660 футов); Послевоенные расчеты показали, что глубина разрушения немецких типа VII подводных лодок позднего периода войны превышает 300 метров (980 футов). Высокопрочная легированная сталь по-прежнему является основным материалом для подводных лодок сегодня, с пределом глубины от 250 до 350 метров (от 820 до 1150 футов), который не может быть превышен на военной подводной лодке без ущерба для других характеристик. Чтобы превысить этот предел, несколько подводных лодок были построены с титановыми корпусами. Титан имеет лучшее соотношение прочности и веса и долговечность, чем большинство сталей, и немагнитен. Советы особенно предпочитали титановые подводные лодки, поскольку они разработали специализированные высокопрочные сплавы, построили промышленность по производству титана с доступными затратами и имели несколько типов титановых подводных лодок. Титановые сплавы позволяют значительно увеличить глубину, но другие системы также необходимо перепроектировать, поэтому глубина испытаний была ограничена 1000 метрами (3300 футов) для Советская подводная лодка «Комсомолец» — самая глубоководная военная подводная лодка. Несмотря на преимущества, высокая стоимость строительства титановых подводных лодок привела к тому, что после окончания холодной войны от него пришлось отказаться.

Другие типы

Есть примеры наличия более двух корпусов внутри подводной лодки. В легком корпусе подводных лодок класса «Тайфун» размещены два основных прочных корпуса, третий прочный корпус меньшего размера, составляющий большую часть паруса, два других для торпед и рулевого устройства, а между основными корпусами расположены 20 БРПЛ с РГЧ вместе с балластными цистернами и некоторыми другими системами. Подводные лодки Королевского флота Нидерландов Dolfijn и Potvis классов имели три основных прочных корпуса. Российская подводная лодка «Лошарик» способна погружаться на глубину более 2000 м благодаря своему мультисферическому корпусу.

См. также

Ссылки

^ Том Чаффин (2010). Х. Л. Ханли: Тайная надежда Конфедерации . Фаррар, Штраус и Жиру. стр. 55–. ISBN 978-1-4299-9035-6 .
^ Мэтью Стюарт (2003). Мечта Монтуриоля: необыкновенная история изобретателя подводной лодки, который хотел спасти мир . Книги Пантеона. ISBN 978-0-375-41439-8 . ^{[ нужна страница ]}
^ Военно-морская академия США

[Chaffin2010-1] Том Чаффин (2010). Х. Л. Ханли: Тайная надежда Конфедерации . Фаррар, Штраус и Жиру. стр. 55–. ISBN 978-1-4299-9035-6 .

[Stewart2003-2] Мэтью Стюарт (2003). Мечта Монтуриоля: необыкновенная история изобретателя подводной лодки, который хотел спасти мир . Книги Пантеона. ISBN 978-0-375-41439-8 . ^{[ нужна страница ]}

[3] Военно-морская академия США

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]